CN104049460B - 着色感光性树脂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种着色感光性树脂组合物,该着色感光性树脂组合物能够容易地形成微细图案,并且能够制造出图案的锥形角度较大并具有高分辨率、且亮度高的彩色滤光片。本发明的着色感光性树脂组合物包含着色剂、碱可溶性树脂、光聚合性化合物、光聚合引发剂、抗氧化剂和溶剂,光聚合引发剂包含化学式1所示的化合物,抗氧化剂包含化学式2所示的化合物、化学式3所示的化合物或它们的混合物。
Description
技术领域
本发明涉及一种着色感光性树脂组合物。
背景技术
彩色滤光片被广泛应用于摄像元件、液晶显示装置等中,其应用范围正在迅速扩大。用于彩色液晶显示装置或摄像元件等中的彩色滤光片,通常以如下方式进行制造:通过进行旋涂,在形成有黑色矩阵图案的基板上,均匀涂布含有相当于红色、绿色和蓝色的各种颜色的着色剂的着色感光性树脂组合物,之后进行加热干燥(以下,有时称作“预塑性”),并将所形成的涂膜进行曝光、显影,根据需要再进行加热固化(以下,有时称作“后塑性”),对每种颜色反复进行上述操作以形成各种颜色的像素,从而制得彩色滤光片。
作为使用颜料的彩色滤光片的制造方法,以往已知有染色法、电沉积法、喷墨法、颜料分散法等。当采用颜料分散法时,在由分散剂等而使颜料分散的着色组合物中,添加粘合剂树脂、光聚合引发剂、光聚合性单体等从而进行感光化,将所得的着色感光性树脂组合物涂布在玻璃基板上并使其干燥,之后使图案曝光,并使着色感光性树脂组合物进行固化或软化。接着,在显影工序中通过溶解未固化的部分或软化的部分,从而形成着色图案,在加热工序后将上述着色图案固定在基板上,对每种颜色反复进行上述工序,从而形成彩色滤光片。
对于这样的用于形成彩色滤光片的像素的着色感光性树脂组合物,要求其具有充分的清晰度、与基板的密合性、低显影残渣等特性。另外,还要求其具有充分的显影容限(development margin),即在显影工序中在去除部分上不会产生残渣、去除部分具有充分的溶解性、使图案边缘的尖锐度等的像素形成性提高等。特别是近几年来,随着基板的大型化,显影工序所需要的时间变长,常常会要求着色感光性树脂组合物具有较大的显影容限。通过使用显影容限小的着色感光性树脂组合物,特别是在如大画面用彩色滤光片那样的显影工序需要时间的情况下,会产生像素消失或像素被侵蚀等问题。
为了解决这样的问题,而使用肟酯类化合物作为光聚合引发剂,但若想要使用含有肟酯类光聚合引发剂的着色感光性树脂组合物来形成图案,则存在只有表面被固化、而在显影后的图案中依然无法得到充分的平直性(straightness)的问题。另外,在韩国公开专利第2009-0061268号公报中,为了实现高灵敏度而使用过量的引发剂,但由于使用过量的引发剂,而产生分辨率不足以及亮度下降的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:韩国公开专利第2009-0061268号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于:提供一种能够实现图案的锥形角度较大的着色感光性树脂组合物。
本发明的目的在于:提供一种能够形成微细图案的着色感光性树脂组合物。
本发明的目的在于:提供一种能够制造高亮度的彩色滤光片的着色感光性树脂组合物。
用于解决课题的方法
1.一种着色感光性树脂组合物,所述着色感光性树脂组合物包含着色剂、碱可溶性树脂、光聚合性化合物、光聚合引发剂、抗氧化剂和溶剂,其中,所述光聚合引发剂包含下述化学式1所示的化合物,所述抗氧化剂包含下述化学式2所示的化合物、化学式3所示的化合物、或它们的混合物。
【化学1】
【化学2】
〔在上式中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9分别独立表示:氢原子;或者被碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为4~10的环烷基或碳原子数为6~20的芳基取代或未取代的、直链或支链的碳原子数为1~10的烷基。〕
【化学3】
〔在上式中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12和R13分别独立表示:氢原子;或者被碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为4~10的环烷基或碳原子数为6~20的芳基取代或未取代的、直链或支链的碳原子数为1~10的烷基。〕
2.根据上述项目1所述的着色感光性树脂组合物,其中,所述碱可溶性树脂的酸值为20~200mgKOH/g。
3.根据上述项目1所述的着色感光性树脂组合物,其中,所述组合物还包含从苯乙酮类、苯偶姻类、二苯甲酮类、三嗪类、肟类、联咪唑类(biimidazole)、噻吨酮类化合物中选出的至少一种光聚合引发剂。
4.根据上述项目1所述的着色感光性树脂组合物,其中,相对于光聚合引发剂的总重量,含有10~100重量%的上述化学式1所示的化合物。
5.根据上述项目1所述的着色感光性树脂组合物,其中,所述组合物还包含从2-叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基苯酚、2,4-二叔丁基苯酚、2-仲丁基苯酚、2,6-二仲丁基苯酚、2,4-二仲丁基苯酚、2-异丙基苯酚、2,6-二异丙基苯酚、2,4-二异丙基苯酚、2-叔辛基苯酚、2,6-二叔辛基苯酚、2,4-二叔辛基苯酚、2-环戊基苯酚、2,6-二环戊基苯酚、2,4-二环戊基苯酚、2-叔丁基-对甲酚、2,6-二叔戊基苯酚、2,4-二叔戊基苯酚、6-叔丁基-邻甲酚、2,6-二叔十二烷基苯酚、2,4-二叔十二烷基苯酚、2-仲丁基-对甲酚、2,6-二叔辛基苯酚、2,4-二叔辛基苯酚、6-仲丁基-邻甲酚、2-叔辛基-对甲酚、2-叔十二烷基-对甲酚、2-叔丁基-6-异丙基苯酚、6-叔辛基-邻甲酚、6-叔十二烷基-邻甲酚、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯、4,4’-硫代-双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、三甘醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]、季戊四醇-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三(4-羟基苄基)苯以及四[亚甲基-3-(3,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基丙酸酯)]甲烷中选出的至少一种抗氧化剂。
6.根据上述项目1所述的着色感光性树脂组合物,其中,以固体成分为基准,相对于着色感光性树脂组合物的总重量,分别含有5~60重量%的所述着色剂、10~80重量%的所述碱可溶性树脂、5~50重量%的所述光聚合性化合物、0.1~30重量%的所述光聚合引发剂;相对于100重量份的光聚合引发剂,含有1~80重量份的所述抗氧化剂;相对于着色感光性树脂组合物的总重量,含有10~90重量%的所述溶剂。
7.根据上述项目1所述的着色感光性树脂组合物,其中,所述组合物还包含从胺化合物、烷氧蒽类化合物和噻吨酮类化合物中选出的至少一种光聚合引发助剂。
8.一种彩色滤光片,所述彩色滤光片是由上述项目1至7中任一项所述的着色感光性树脂组合物进行制造的。
发明效果
本发明能够制造一种彩色滤光片,该彩色滤光片能够实现图案的锥形角度较大且表现出高分辨率,并且具有微细图案。
本发明能够制造高亮度的彩色滤光片。
具体实施方式
本发明涉及一种着色感光性树脂组合物,所述着色感光性树脂组合物包含着色剂、碱可溶性树脂、光聚合性化合物、光聚合引发剂、抗氧化剂和溶剂,其中,光聚合引发剂包含化学式1所示的化合物,抗氧化剂包含化学式2所示的化合物、化学式3所示的化合物、或它们的混合物,由此,能够制造如下的彩色滤光片:其能够容易地形成微细图案,能够实现图案的锥形角度较大且具有高分辨率,并且亮度也高。
以下,对本发明进行详细说明。
本发明的着色感光性树脂组合物包含着色剂、碱可溶性树脂、光聚合性化合物、光聚合引发剂和溶剂。
<着色剂>
着色剂可以是颜料、染料、或它们的混合物。
颜料可以使用在本领域中通常所用的有机颜料、无机颜料、或它们的混合物。
对有机颜料没有特别限定,可以是用于印刷墨水、喷墨墨水等的颜料,具体而言,可以列举水溶性偶氮颜料、不溶性偶氮颜料、酞菁颜料、喹吖啶酮颜料、异吲哚啉酮颜料、异吲哚啉颜料、苝颜料(perylene pigment)、紫环酮颜料(perinone pigment)、二恶嗪颜料、蒽醌颜料、双蒽醌颜料、蒽嘧啶颜料、蒽嵌蒽醌(anthanthrone)颜料、靛蒽醌(indanthrone)颜料、黄烷士酮颜料、皮蒽酮(pyranthrone)颜料、二酮吡咯并吡咯颜料等。这些有机颜料可以单独使用或者混合使用两种以上。
对无机颜料没有特别限定,可以是金属氧化物或金属络合物等金属化合物,具体而言,可以是从铁、钴、铝、镉、铅、铜、钛、镁、铬、锌、锑和碳黑中选出的一种以上的金属的氧化物。这些无机颜料可以单独使用或者混合使用两种以上。
有机颜料和无机颜料可以列举在色指数(The society of Dyers andColourists出版)方面被分类为颜料的化合物,具体而言,可以列举:C.I.颜料黄1、3、12、13、14、15、16、17、20、24、31、53、83、86、93、94、109、110、117、125、128、137、138、139、147、148、150、153、154、166、173、194、214等黄色颜料;C.I.颜料橙13、31、38、40、42、43、51、55、59、61、64、65、71、73等橙色颜料;C.I.颜料红9、97、105、122、123、144、149、166、168、176、177、180、192、209、215、216、224、242、254、264、265等红色颜料;C.I.颜料蓝15、15:3、15:4、15:6、60等蓝色颜料;C.I.颜料紫1、19、23、29、32、36、38等紫色颜料;C.I.颜料绿7、36、58等绿色颜料;C.I.颜料棕23、25等褐色颜料;C.I.颜料黑1、7等黑色颜料等,优选可以是C.I.颜料黄138、139、150;C.I.颜料红177、209、254;C.I.颜料紫23;C.I.颜料蓝15:6;C.I.颜料绿36等。这些颜料可以单独使用或者混合使用两种以上。
染料只要是在有机溶剂中具有溶解性、并且是能够确保在碱显影液中的溶解性和耐热性、耐溶剂性等可靠性的染料即可,对其没有特别限定,例如可以列举:磺酸、羧酸等具有酸性基团的酸性染料;酸性染料与含氮化合物的盐;酸性染料的磺酰胺体等以及它们的衍生物;偶氮类、咕吨类、酞菁类的酸性染料以及它们的衍生物等。
作为优选的例子,所述染料可以列举在色指数(The society of Dyers andColourists出版)方面被分类为染料的化合物、或者在染色注解(Dyeing Note)中(色染公司)记载的公知的染料。
对所述染料没有特别限定,例如,作为C.I.溶剂染料,可以列举:C.I.溶剂黄4、14、15、16、21、23、24、38、56、62、63、68、79、82、93、94、98、99、151、162、163等黄色染料;C.I.溶剂红8、45、49、89、111、122、125、130、132、146、179等红色染料;C.I.溶剂橙2、7、11、15、26、41、45、56、62等橙色染料;C.I.溶剂蓝5、35、36、37、44、59、67、70等蓝色染料;C.I.溶剂紫8、9、13、14、36、37、47、49等紫色染料;C.I.溶剂绿1、3、4、5、7、28、29、32、33、34、35等绿色染料等,从在有机溶剂中的溶解性优异的角度考虑,优选为C.I.溶剂黄14、16、21、56、151、79、93;C.I.溶剂红8、49、89、111、122、132、146、179;C.I.溶剂橙41、45、62;C.I.溶剂蓝35、36、44、45、70;C.I.溶剂紫13,其中,更优选为C.I.溶剂黄21、79;C.I.溶剂红8、122、132;C.I.溶剂橙45、62等。
另外,作为C.I.酸性染料,可以列举:C.I.酸性黄1、3、7、9、11、17、23、25、29、34、36、38、40、42、54、65、72、73、76、79、98、99、111、112、113、114、116、119、123、128、134、135、138、139、140、144、150、155、157、160、161、163、168、169、172、177、178、179、184、190、193、196、197、199、202、203、204、205、207、212、214、220、221、228、230、232、235、238、240、242、243、251等黄色染料;C.I.酸性红1、4、8、14、17、18、26、27、29、31、34、35、37、42、44、50、51、52、57、66、73、80、87、88、91、92、94、97、103、111、114、129、133、134、138、143、145、150、151、158、176、182、183、198、206、211、215、216、217、227、228、249、252、257、258、260、261、266、268、270、274、277、280、281、195、308、312、315、316、339、341、345、346、349、382、383、394、401、412、417、418、422、426等红色染料;C.I.酸性橙6、7、8、10、12、26、50、51、52、56、62、63、64、74、75、94、95、107、108、169、173等橙色染料;C.I.酸性蓝1、7、9、15、18、23、25、27、29、40、42、45、51、62、70、74、80、83、86、87、90、92、96、103、112、113、120、129、138、147、150、158、171、182、192、210、242、243、256、259、267、278、280、285、290、296、315、324:1、335、340等蓝色染料;C.I.酸性紫6B、7、9、17、19、66等紫色染料;C.I.酸性绿1、3、5、9、16、25、27、50、58、63、65、80、104、105、106、109等绿色染料等,从在有机溶剂中的溶解度优异的角度考虑,优选可以是C.I.酸性黄42;C.I.酸性红92;C.I.酸性蓝80、90;C.I.酸性紫66;C.I.酸性绿27等。
另外,作为C.I.直接染料,可以列举:C.I.直接黄2、33、34、35、38、39、43、47、50、54、58、68、69、70、71、86、93、94、95、98、102、108、109、129、136、138、141等黄色染料;C.I.直接红79、82、83、84、91、92、96、97、98、99、105、106、107、172、173、176、177、179、181、182、184、204、207、211、213、218、220、221、222、232、233、234、241、243、246、250等红色染料;C.I.直接橙34、39、41、46、50、52、56、57、61、64、65、68、70、96、97、106、107等橙色染料;C.I.直接蓝38、44、57、70、77、80、81、84、85、86、90、93、94、95、97、98、99、100、101、106、107、108、109、113、114、115、117、119、137、149、150、153、155、156、158、159、160、161、162、163、164、166、167、170、171、172、173、188、189、190、192、193、194、196、198、199、200、207、209、210、212、213、214、222、228、229、237、238、242、243、244、245、247、248、250、251、252、256、257、259、260、268、274、275、293等蓝色染料;C.I.直接紫47、52、54、59、60、65、66、79、80、81、82、84、89、90、93、95、96、103、104等紫色染料;C.I.直接绿25、27、31、32、34、37、63、65、66、67、68、69、72、77、79、82等绿色染料等。
另外,作为C.I.媒染染料,可以列举:C.I.媒染黄5、8、10、16、20、26、30、31、33、42、43、45、56、61、62、65等黄色染料;C.I.媒染红1、2、3、4、9、11、12、14、17、18、19、22、23、24、25、26、30、32、33、36、37、38、39、41、43、45、46、48、53、56、63、71、74、85、86、88、90、94、95等红色染料;C.I.媒染橙3、4、5、8、12、13、14、20、21、23、24、28、29、32、34、35、36、37、42、43、47、48等橙色染料;C.I.媒染蓝1、2、3、7、8、9、12、13、15、16、19、20、21、22、23、24、26、30、31、32、39、40、41、43、44、48、49、53、61、74、77、83、84等蓝色染料;C.I.媒染紫1、2、4、5、7、14、22、24、30、31、32、37、40、41、44、45、47、48、53、58等紫色染料;C.I.媒染绿1、3、4、5、10、15、19、26、29、33、34、35、41、43、53等绿色染料等。
这些染料可以单独使用或者混合使用两种以上。
对染料的含量没有特别限定,例如,以固体成分为基准,相对于着色剂的总重量,染料的含量为0.5~80重量%,优选染料的含量为1~50重量%。当染料的含量在上述数值范围内时,能够防止在图案形成后由于有机溶剂而使染料涌出的可靠性下降的问题,且灵敏度优异。
对着色剂的含量没有特别限定,以固体成分为基准,相对于着色感光性树脂组合物的总重量,着色剂的含量为5~60重量%,优选着色剂的含量为10~45重量%。当着色剂的含量在上述数值范围内时,由于像素的色浓度变得充分,显影时的非像素部的脱落性不会降低,因此能够抑制残渣的产生。
<碱可溶性树脂>
碱可溶性树脂只要是能够溶于本发明的溶剂中、对光或热的作用具有反应性、对所述着色剂发挥粘合树脂的功能、并且是能够溶于碱性显影液的丙烯酸酯类共聚物即可,对其种类没有特别限定就能够进行使用。
丙烯酸酯类共聚物例如可以列举含有羧基的单体、以及该单体和能够与该单体共聚的其他单体的共聚物等。
作为含有羧基的单体,例如可以列举不饱和一元羧酸、不饱和二元羧酸或不饱和三元羧酸等的、在分子中具有一个以上羧基的不饱和多元羧酸等不饱和羧酸等。这些单体可以单独使用或者混合使用两种以上。
作为不饱和一元羧酸,例如可以列举丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、α-氯丙烯酸、肉桂酸等。
作为不饱和二元羧酸,例如可以列举马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、中康酸等。
不饱和多元羧酸可以是酸酐,具体而言,可以列举马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐等。另外,所述不饱和多元羧酸可以是其单(2-甲基丙烯酰氧基烷基)酯类,例如,可以列举琥珀酸单(2-丙烯酰氧基乙基)酯、琥珀酸单(2-甲基丙烯酰氧基乙基)酯、邻苯二甲酸单(2-丙烯酰氧基乙基)酯、邻苯二甲酸单(2-甲基丙烯酰氧基乙基)酯等。另外,所述不饱和多元羧酸可以是其两末端二羧基聚合物的单(甲基)丙烯酸酯类,例如,可以列举ω-羧基聚己内酯单丙烯酸酯、ω-羧基聚己内酯单甲基丙烯酸酯等。
作为能够与含有羧基的单体共聚的其他单体的具体例子,可以列举苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻乙烯基甲苯、间乙烯基甲苯、对乙烯基甲苯、对氯苯乙烯、邻甲氧基苯乙烯、间甲氧基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、邻乙烯基苄基甲基醚、间乙烯基苄基甲基醚、对乙烯基苄基甲基醚、邻乙烯基苄基缩水甘油醚、间乙烯基苄基缩水甘油醚、对乙烯基苄基缩水甘油醚、茚等芳香族乙烯基化合物;丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-2-羟丙酯、丙烯酸-3-羟丙酯、甲基丙烯酸-3-羟丙酯、丙烯酸-2-羟丁酯、甲基丙烯酸-2-羟丁酯、丙烯酸-3-羟丁酯、甲基丙烯酸-3-羟丁酯、丙烯酸-4-羟丁酯、甲基丙烯酸-4-羟丁酯、丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯酯、丙烯酸-2-甲氧基乙酯、甲基丙烯酸-2-甲氧基乙酯、丙烯酸-2-苯氧基乙酯、甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯、丙烯酸甲氧基二甘醇酯、甲基丙烯酸甲氧基二甘醇酯、丙烯酸甲氧基三甘醇酯、甲基丙烯酸甲氧基三甘醇酯、丙烯酸甲氧基丙二醇酯、甲基丙烯酸甲氧基丙二醇酯、丙烯酸甲氧基二丙二醇酯、甲基丙烯酸甲氧基二丙二醇酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸二环戊二烯酯、甲基丙烯酸二环戊二烯酯、丙烯酸-2-羟基-3-苯氧基丙酯、甲基丙烯酸-2-羟基-3-苯氧基丙酯、单丙烯酸甘油酯、单甲基丙烯酸甘油酯等不饱和羧酸酯类;丙烯酸-2-氨基乙酯、甲基丙烯酸-2-氨基乙酯、丙烯酸-2-二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸-2-二甲基氨基乙酯、丙烯酸-2-氨基丙酯、甲基丙烯酸-2-氨基丙酯、丙烯酸-2-二甲基氨基丙酯、甲基丙烯酸-2-二甲基氨基丙酯、丙烯酸-3-氨基丙酯、甲基丙烯酸-3-氨基丙酯、丙烯酸-3-二甲基氨基丙酯、甲基丙烯酸-3-二甲基氨基丙酯等不饱和羧酸氨基烷基酯类;丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯等不饱和羧酸缩水甘油酯类;乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等羧酸乙烯酯类;乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、烯丙基缩水甘油醚等不饱和醚类;丙烯腈、甲基丙烯腈、α-氯丙烯腈、偏二氰乙烯等丙烯腈化合物;丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、α-氯丙烯酰胺、N-2-羟基乙基丙烯酰胺、N-2-羟基乙基甲基丙烯酰胺等不饱和酰胺类;马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺等不饱和酰亚胺类;1,3-丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯等脂肪族共轭二烯类;聚苯乙烯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸正丁酯、聚甲基丙烯酸正丁酯、聚硅氧烷的聚合物分子链的末端具有单丙烯酰基或单甲基丙烯酰基的大分子单体类等。这些单体可以单独使用或者混合使用两种以上。
当碱可溶性树脂是含有羧基的单体以及该单体与能够共聚的其他单体的共聚物时,对含有羧基的单体的含量没有特别限定,例如,相对于单体的总重量,含有羧基的单体的含量为10~50重量%,优选含有羧基的单体的含量为15~40重量%,更优选含有羧基的单体的含量为25~40重量%。当含有羧基的单体的含量在上述数值范围内时,则在显影液中的溶解性良好,在显影时能够形成正确的图案。
碱可溶性树脂例如可以列举:(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸甲酯共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸苄酯共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯/(甲基)丙烯酸苄酯共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸甲酯/聚苯乙烯大分子单体共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸甲酯/聚(甲基)丙烯酸甲酯大分子单体共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸苄酯/聚苯乙烯大分子单体共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸苄酯/聚(甲基)丙烯酸甲酯大分子单体共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯/(甲基)丙烯酸苄酯/聚苯乙烯大分子单体共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯/(甲基)丙烯酸苄酯/聚(甲基)丙烯酸甲酯大分子单体共聚物、(甲基)丙烯酸/苯乙烯/(甲基)丙烯酸苄酯/N-苯基马来酰亚胺共聚物、(甲基)丙烯酸/琥珀酸单(2-丙烯酰氧基)酯/苯乙烯/(甲基)丙烯酸苄酯/N-苯基马来酰亚胺共聚物、(甲基)丙烯酸/琥珀酸单(2-丙烯酰氧基乙基)酯/苯乙烯/(甲基)丙烯酸烯丙酯/N-苯基马来酰亚胺共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸苄酯/N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯/单(甲基)丙烯酸甘油酯共聚物等。其中,(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
其中,优选为(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸苄酯共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸苄酯/苯乙烯共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸甲酯共聚物、(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物等。
对碱可溶性树脂的分子量没有特别限定,例如以聚苯乙烯换算的重均分子量(以下称作“重均分子量”)为3,000~200,000,优选可以是5,000~100,000。当碱可溶性树脂的分子量在上述数值范围内时,涂膜硬度会提高,残膜率也高,未曝光部分在显影液中的溶解性良好,并能够提高分辨率。
对碱可溶性树脂的酸值没有特别限定,例如可以是20~200mgKOH/g,优选可以是30~170mgKOH/g。当碱可溶性树脂的酸值在上述数值范围内时,碱可溶性树脂在显影液中的溶解性会提高,残膜率得到改善。酸值是指,对作为中和1g丙烯酸酯类聚合体所需要的氢氧化钾的量(mg)进行测定后的值,通常能够通过使用氢氧化钾水溶液进行滴定而求得。
对碱可溶性树脂的含量没有特别限定,例如以固体成分为基准,相对于着色感光性树脂组合物的总重量,碱可溶性树脂的含量为10~80重量%,优选碱可溶性树脂的含量为20~70重量%。当碱可溶性树脂的含量在上述数值范围内时,则能够容易地形成微细图案,并能够提高分辨率和残膜率。
以下,表示碱可溶性树脂的制备方法的一个具体例子。
向具备搅拌器、温度计、回流冷凝管、滴液漏斗和氮气导入管的烧瓶中,添加上述例示的单体、单体含量的0.5~20倍的溶剂以及相对于单体摩尔数为0.1~10%的聚合引发剂,并进行氮气置换。接着,在40~140℃下搅拌1~10小时。
溶剂可以使用通常的自由基聚合反应时所用的溶剂,具体而言,可以使用从四氢呋喃、二恶烷、乙二醇二甲醚、二甘醇二甲醚、丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、环己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙二醇单甲基乙酯、乙酸-3-甲氧基丁酯、甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚、甲苯、二甲苯、乙基苯、氯仿、以及二甲亚砜等中选出的单一溶剂或它们的混合物。
聚合引发剂可以使用本领域通常所用的聚合引发剂,对其没有特别限定。具体而言,可以列举:过氧化氢二异丙苯、二叔丁基过氧化物、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、过氧化-2-乙基己酸叔戊酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯等有机过氧化物;2,2’-偶氮二(异丁腈)、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、二甲基-2,2’-偶氮二(2-甲基丙酸酯)等的氮化合物等。这些聚合引发剂可以分别单独使用或者组合使用两种以上。
在上述工序中,为了控制分子量,还可以使用α-甲基苯乙烯二聚体或巯基化合物作为链转移剂。相对于100重量份的单体含量,可以使用0.005~5重量份的α-甲基苯乙烯二聚体或巯基化合物。关于上述聚合条件,考虑到制造设备或聚合的发热量等,还能够适当调节投料方法或反应温度。
<光聚合性化合物>
光聚合性化合物是用于强化图案的强度的成分,可以列举单官能性单体以及多官能性单体。例如,可以列举:丙烯酸壬基苯基卡必醇酯、丙烯酸-2-羟基-3-苯氧基丙酯、丙烯酸-2-乙基己基卡必醇酯、丙烯酸-2-羟乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮等单官能性单体;二(甲基)丙烯酸-1,6-己二醇酯、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸新戊二醇酯、二(甲基)丙烯酸三甘醇酯、双酚A的双(丙烯酰氧乙基)醚、二(甲基)丙烯酸-3-甲基戊二醇酯、甲基丙烯酸-3-(丙烯酰氧基)-2-羟丙酯、2-羟基-1,3-二甲基丙烯酰氧基丙烷、2-羟基-1-丙烯酰氧基-3-甲基丙烯酰氧基丙烷等二官能性单体;三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯等三官能性单体;四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯等四官能性单体;五(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯等五官能性单体;六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯等六官能性单体等。这些光聚合性化合物可以单独使用或者混合使用两种以上。
从强化图案强度和改善平滑性的方面考虑,优选光聚合性化合物可以是二官能以上的多官能性单体,更优选光聚合性化合物可以是五官能以上的多官能性单体。
作为可以使用的市售的光聚合性化合物,可以列举701(NK ESTER)、701A(NKESTER)、ATMM-3L(NK ESTER)、KAYARAD DPHA(日本化药)等。
光聚合性化合物的含量只要在其与碱可溶性树脂的羟基值的总计满足上述数值范围的范围内即可,对其没有特别限定,例如以固体成分为基准,相对于着色感光性树脂组合物的总重量,光聚合性化合物的含量为5~50重量%,优选光聚合性化合物的含量为7~45重量%。当光聚合性化合物的含量在上述数值范围内时,则像素部的强度或平滑性能够变得良好。
<光聚合引发剂>
本发明的光聚合引发剂包含下述化学式1所示的化合物。
【化学4】
当包含化学式1所示的光聚合引发剂时,则亮度得到改善,且灵敏度优异,并能够实现高分辨率。
本发明的着色感光性树脂组合物,除了包含化学式1所示的光聚合引发剂之外,在不脱离本发明范围的范围内,还可以包含至少一种本领域通常所使用的光聚合引发剂。例如,可以列举苯乙酮类、苯偶姻类、二苯甲酮类、三嗪类、肟类、联咪唑类(biimidazole)、噻吨酮类化合物等。这些光聚合引发剂可以单独使用或者混合使用两种以上。
对苯乙酮类化合物没有特别限定,例如可以列举二乙氧基苯乙酮、2-甲基-2-吗啉代-1-(4-甲硫基苯基)丙烷-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、安息香双甲醚、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙烷-1-酮的低聚物等。
对苯偶姻类化合物没有特别限定,例如,可以列举苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚、苯偶姻异丁醚等。
对二苯甲酮类化合物没有特别限定,例如,可以列举二苯甲酮、邻苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯硫醚、3,3’,4,4’-四(叔丁基过氧化羰基)二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮等。
对三嗪类化合物没有特别限定,例如,可以列举2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基萘基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-胡椒基-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯乙烯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基]-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-呋喃-2-基)乙烯基]-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)乙烯基]-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-1,3,5-三嗪等。
对肟类化合物没有特别限定,例如,可以列举2-(O-苯甲酰肟)-1-[4-(苯基硫代)苯基]-1,2-辛二酮、1-(4-甲基磺酰基-苯基)-丁烷-1,2-丁烷-2-肟-O-乙酸酯、1-(4-甲基磺酰基-苯基)-丁烷-1-酮肟-O-乙酸酯、羟基亚氨基-(4-甲基磺酰基-苯基)-乙酸乙酯-O-乙酸酯、羟基亚氨基-(4-甲基磺酰基-苯基)-乙酸乙酯-O-苯甲酸酯等。
对联咪唑类化合物没有特别限定,例如,可以列举2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2,3-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(烷氧基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(三烷氧基苯基)联咪唑、2,2-双(2,6-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑或它们中的4,4’,5,5’位的苯基被烷氧羰基取代的咪唑化合物等,优选可以是2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2,3-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2-双(2,6-二氯苯基)-4,4’5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑等。
对噻吨酮类化合物没有特别限定,例如,可以列举2-异丙基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮、1-氯-4-丙氧基噻吨酮等。
对光聚合引发剂的含量没有特别限定,例如,以固体成分为基准,相对于着色感光性树脂组合物的总重量,光聚合引发剂的含量为0.1~30重量%,优选光聚合引发剂的含量为0.5~20重量%。当光聚合引发剂的含量在上述数值范围内时,由于着色感光性树脂组合物变得高灵敏度化从而缩短了曝光时间,因此生产率提高,并能够维持高分辨率,所形成的像素部的强度以及像素部表面的平滑性均能够变得良好。
对于在光聚合引发剂中的化学式1所示化合物的含量没有特别限定,例如,相对于光聚合引发剂的总重量,化学式1所示化合物的含量为10~100重量%,优选化学式1所示化合物的含量为20~100重量%。当化学式1所示化合物的含量在上述数值范围内时,则亮度和灵敏度得到改善,从而能够使高分辨率的效果达到最大限度。
<光聚合引发助剂>
为了提高灵敏度,本发明的着色感光性树脂组合物还可以包含光聚合引发助剂。
对光聚合引发助剂没有特别限定,例如,可以列举胺化合物、烷氧蒽类化合物、噻吨酮类化合物等。这些成分可以单独使用或者混合使用两种以上。
对胺化合物没有特别限定,例如,可以列举:三乙醇胺、甲基二乙醇胺、三异丙醇胺等脂肪族胺化合物;4-二甲基氨基苯甲酸甲酯、4-二甲基氨基苯甲酸乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸异戊酯、4-二甲基氨基苯甲酸2-乙基己酯、苯甲酸2-二甲基氨基乙酯、N,N-二甲基对甲苯胺、4,4’-双(二甲基氨基)二苯甲酮、4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮等芳香族胺化合物等。
对烷氧蒽类化合物没有特别限定,例如可以是具有碳原子数为1~10的烷氧基的蒽类化合物,更具体而言,可以列举9,10-二甲氧基蒽、2-乙基-9,10-二甲氧基蒽、9,10-二乙氧基蒽、2-乙基-9,10-二乙氧基蒽等。
对噻吨酮类化合物没有特别限定,例如,可以列举2-异丙基噻吨酮、4-异丙基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮、1-氯-4-丙氧基噻吨酮等。
作为市售的可以使用的光聚合引发助剂,例如可以列举EAB-F(保土谷化学工业株式会社)。
作为在本发明的着色感光性树脂组合物中的、优选的光聚合引发剂和光聚合引发助剂的组合,可以列举二乙氧基苯乙酮/4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮、2-甲基-2-吗啉基-1-(4-甲硫基苯基)丙烷-1-酮/4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮、2-羟基-2-甲基-苯基丙烷-1-酮/4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]丙烷-1-酮/4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮、1-羟基环己基苯基甲酮/4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙烷-1-酮的低聚物/4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁烷-1-酮/4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮的组合等,更优选2-甲基-2-吗啉基-1-(4-甲硫基苯基)丙烷-1-酮/4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮的组合。
对光聚合引发助剂的含量没有特别限定,例如,对于每1摩尔的光聚合引发剂,光聚合引发助剂的含量为10摩尔以下,优选光聚合引发助剂的含量为0.01~5摩尔。当光聚合引发助剂的含量在上述数值范围内时,则可以进一步提高着色感光性树脂组合物的灵敏度,因此所形成的生产率能够得到提高。
<抗氧化剂>
本发明的抗氧化剂包含下述化学式2所示的化合物、化学式3所示的化合物、或它们的混合物。
【化学5】
〔在上式中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9分别独立表示:氢原子;或者被碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为4~10的环烷基或碳原子数为6~20的芳基取代或未取代的、直链或支链的碳原子数为1~10的烷基。〕
【化学6】
〔在上式中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12和R13分别独立表示:氢原子;或者被碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为4~10的环烷基或碳原子数为6~20的芳基取代或未取代的、直链或支链的碳原子数为1~10的烷基。〕
为了能够增大锥形角度并实现高分辨率,将化学式2和化学式3所示的化合物与化学式1所示的光聚合引发剂一起使用,由此能够制造表现出高亮度、高灵敏度和高分辨率的彩色滤光片。
在上述化学式2中,R1、R2、R3和R4中的至少一个、或者R5、R6、R7和R8中的至少一个不是氢原子,优选为R1、R2、R3和R4中的至少一个且R5、R6、R7和R8中的至少一个不是氢原子。在这种情况下,实现高分辨率的效果能够得到进一步改善。
另外,在上述化学式3中,R2、R3、R4和R5中的至少一个、R6、R7、R8和R9中的至少一个、或者R10、R11、R12和R13中的至少一个不是氢原子。在这种情况下,实现高分辨率的效果能够得到进一步改善。
本发明的抗氧化剂,除了包含化学式2和化学式3所示的化合物之外,还可以包含本领域通常所使用的抗氧化剂,例如,可以列举2-叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基苯酚、2,4-二叔丁基苯酚、2-仲丁基苯酚、2,6-二仲丁基苯酚、2,4-二仲丁基苯酚、2-异丙基苯酚、2,6-二异丙基苯酚、2,4-二异丙基苯酚、2-叔辛基苯酚、2,6-二叔辛基苯酚、2,4-二叔辛基苯酚、2-环戊基苯酚、2,6-二环戊基苯酚、2,4-二环戊基苯酚、2-叔丁基-对甲酚、2,6-二叔戊基苯酚、2,4-二叔戊基苯酚、6-叔丁基-邻甲酚、2,6-二叔十二烷基苯酚、2,4-二叔十二烷基苯酚、2-仲丁基-对甲酚、2,6-二叔辛基苯酚、2,4-二叔辛基苯酚、6-仲丁基-邻甲酚、2-叔辛基-对甲酚、2-叔十二烷基-对甲酚、2-叔丁基-6-异丙基苯酚、6-叔辛基-邻甲酚、6-叔十二烷基-邻甲酚、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、4,4’-硫代-双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、三甘醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、季戊四醇-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三(4-羟基苄基)苯、四[亚甲基-3-(3,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基丙酸酯)]甲烷等。
对抗氧化剂的含量没有特别限定,例如,以固体成分为基准,相对于100重量份的光聚合引发剂,抗氧化剂的含量为1~80重量份,优选抗氧化剂的含量为1~60重量份。当抗氧化剂的含量在上述数值范围内时,能够最大限度地发挥改善分辨率的效果。
<溶剂>
溶剂只要是能够溶解上述成分的溶剂即可,并没有特别限定,例如,可以列举醚类、芳香族烃类、酮类、醇类、酯类、酰胺类等。这些溶剂可以单独使用或者混合使用两种以上。
作为醚类,例如可以列举四氢呋喃、四氢吡喃、1,4-二恶烷、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、二甘醇二丙醚、二甘醇二丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、丙二醇单丙醚乙酸酯、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯、甲氧基丁基乙酸酯、甲氧基戊基乙酸酯、茴香醚、苯乙醚、甲基茴香醚等。
作为芳香族烃类,例如可以列举苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯等。
作为酮类,例如可以列举丙酮、2-丁酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、4-甲基-2-戊酮、环戊酮、环己酮等。
作为醇类,例如可以列举甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、己醇、环己醇、乙二醇、甘油等。
作为酯类,例如,可以列举乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、甲酸戊酯、乙酸异戊酯、乙酸异丁酯、丙酸丁酯、丁酸异丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、烷基酯类、乳酸甲酯、乳酸乙酯、羟乙酸甲酯、羟乙酸乙酯、羟乙酸丁酯、甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯、3-羟丙酸甲酯、3-羟丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、2-羟丙酸甲酯、2-羟丙酸乙酯、2-羟丙酸丙酯、2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-氧代-2-甲基丙酸甲酯、2-氧代-2-甲基丙酸乙酯、2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-碘丁酸甲酯、2-碘丁酸乙酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、γ-丁内酯等。
作为酰胺类,例如可以列举N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等。作为其他的溶剂,例如可以列举N-甲基吡咯烷酮或二甲亚砜等。
从涂布性和干燥性的方面考虑,溶剂优选为3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇甲醚等。
对溶剂没有特别限定,例如,其包含了着色剂分散液中所含的溶剂,相对于着色感光性树脂组合物的总重量,溶剂的总含量为10~90重量%,优选溶剂的总含量为20~80重量%。当溶剂的含量在所述数值范围内时,能够使涂布性变得良好。
<添加剂>
根据需要,本发明的着色感光性树脂组合物还可以包含从分散剂、其他的高分子化合物、固化剂、表面活性剂、密合促进剂、紫外线吸收剂以及防凝聚剂中选出的至少一种添加剂。
为了颜料的解聚(decondensation)以及维持稳定性而添加分散剂,可以没有限制地使用本领域中通常所用的分散剂。优选列举:包含BMA(甲基丙烯酸丁酯)或DMAEMA(甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯)在内的丙烯酸酯类分散剂;聚羧酸酯;不饱和聚酰胺;聚羧酸;聚羧酸(部分的)胺盐;聚羧酸铵盐;聚羧酸烷基胺盐;聚硅氧烷;长链聚氨基酰胺磷酸盐;含有羟基的聚羧酸酯以及它们的改性产物;通过含有游离羧基的聚酯与聚(低级亚烷基胺)的反应而生成的酰胺及其盐;(甲基)丙烯酸-苯乙烯共聚物、(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮这样的水溶性树脂或水溶性高分子化合物;聚酯;改性聚丙烯酸酯;环氧乙烷/环氧丙烷的加成产物;磷酸酯等。这些分散剂可以单独使用或者混合使用两种以上。
作为可以在本发明中使用的市售分散剂,例如可以列举DISPER BYK-160、DISPERBYK-161、DISPER BYK-162、DISPER BYK-163、DISPER BYK-164、DISPER BYK-166、DISPER BYK-171、DISPER BYK-182、DISPER BYK-184、DISPER BYK-2000、DISPER BYK-2001、DISPER BYK-2070、DISPER BYK-2150(BYK Chemie公司);EFKA-44、EFKA-46、EFKA-47、EFKA-48、EFKA-4010、EFKA-4050、EFKA-4055、EFKA-4020、EFKA-4015、EFKA-4060、EFKA-4300、EFKA-4330、EFKA-4400、EFKA-4406、EFKA-4510、EFKA-4800(BASF公司);SOLSPERS-24000、SOLSPERS-32550、NBZ-4204/10(Lubirzol公司制造);HINOACT T-6000、HINOACT T-7000、HINOACT T-8000(川研Fine Chemicals公司);AJISPUR PB-821、AJISPUR PB-822、AJISPUR PB-823(味之素公司);FLORENE DOPA-17HF、FLORENE DOPA-15BHF、FLORENE DOPA-33、FLORENE DOPA-44(共荣社化学公司)等。这些分散剂可以单独使用或者混合使用两种以上。
对其他的高分子化合物没有特别限定,例如,可以列举:环氧树脂、马来酰亚胺树脂等固化性树脂;聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙二醇单烷基醚、聚氟烷基丙烯酸酯、聚酯、聚氨酯等热塑性树脂等。
固化剂是用于提高深部固化以及机械强度的成分,对其种类没有特别限定,例如可以列举环氧化合物、多官能异氰酸酯化合物、蜜胺化合物、氧杂环丁烷化合物等。
对环氧化合物没有特别限定,例如可以列举:双酚A类环氧树脂、氢化双酚A类环氧树脂、双酚F类环氧树脂、氢化双酚F类环氧树脂、酚醛型环氧树脂、其他的芳香族类环氧树脂、脂环族类环氧树脂、缩水甘油酯类树脂、缩水甘油胺类树脂、或这样的环氧树脂的溴化衍生物;除了环氧树脂及其溴化衍生物以外的脂肪族、脂环族或芳香族环氧化合物;丁二烯(共)聚合物环氧化物;异戊二烯(共)聚合物环氧化物;(甲基)丙烯酸缩水甘油酯(共)聚合物;三缩水甘油基异氰尿酸酯等。
对氧杂环丁烷化合物没有特别限定,例如,可以列举碳酸酯双氧杂环丁烷、二甲苯双氧杂环丁烷、己二酸双氧杂环丁烷、对苯二甲酸酯双氧杂环丁烷、环己烷二羧酸双氧杂环丁烷等。
固化剂可以与固化辅助化合物结合使用,所述固化辅助化合物能够与固化剂一起使环氧化合物的环氧基、氧杂环丁烷化合物的氧杂环丁烷骨架进行开环聚合。
对固化辅助化合物没有特别限定,例如有多元羧酸类、多元羧酸酐类、以及酸发生剂等。多元羧酸酐类可以使用作为环氧树脂固化剂进行销售的产品。
对于在本发明中可以使用的市售的环氧树脂固化剂没有特别限定,例如可以列举商品名称Adeka Hardener EH-700(ADEKA工业(株)制造)、商品名称RIKACID HH(新日本理化(株)制造)、商品名称MH-700(新日本理化(株)制造)等。
表面活性剂是用于提高感光性树脂组合物的被膜形成性的成分,对其种类没有特别限定,例如可以列举:氟类表面活性剂、有机硅类表面活性剂、或它们的混合物。
对有机硅类表面活性剂没有特别限定,例如,可以列举作为市售品的道康宁东丽有机硅公司制造的DC3PA、DC7PA、SH11PA、SH21PA、SH8400等;GE东芝有机硅公司制造的TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4446、TSF-4460、TSF-4452等。
对氟类表面活性剂没有特别限定,例如,可以列举作为市售品的大日本油墨化学工业公司制造的メガピースF-470、F-471、F-475、F-482、F-489等。
对密合促进剂的种类没有特别限定,例如可以列举:乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷等。这些成分可以单独使用或混合使用两种以上。
对密合促进剂的含量没有特别限定,例如,以固体成分为基准,相对于着色感光性树脂组合物的总重量,密合促进剂的含量为0.01~10重量%,优选密合促进剂的含量为0.05~2重量%。
对紫外线吸收剂的种类没有特别限定,例如可以列举:2-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、烷氧基二苯甲酮等。
对防凝聚剂没有特别限定,例如可以是聚丙烯酸钠。
<着色感光性树脂组合物的制备方法>
作为本发明的着色感光性树脂组合物的制备方法,例如可以利用下述方法进行制备:在溶剂中添加着色剂和分散剂并使其分散,制备了粒径均匀的着色剂分散液,之后使溶于溶剂中的碱可溶性树脂、光聚合性化合物、光聚合引发剂、以及根据需要而添加的其他添加剂等进行溶解,并与着色剂分散液混合,根据需要可以再次添加溶剂。
<彩色滤光片>
另外,本发明还提供由所述着色感光性树脂组合物进行制造的彩色滤光片。
彩色滤光片包括:基板以及设在所述基板上部的彩色层。
基板可以是彩色滤光片本身的基板、或者可以是在显示装置等中的彩色滤光片所处的部位,对其没有特别限定。所述基板可以是玻璃、硅(Si)、硅氧化物(SiOx)或高分子基板,所述高分子基板可以是聚醚砜(polyethersulfone;PES)或聚碳酸酯(polycarbonate;PC)等。
彩色层可以是包含本发明的着色感光性树脂组合物的层,并且可以是涂布所述着色感光性树脂组合物并利用规定的图案进行曝光、显影和热固化而设置的层。
上述包括基板和彩色层的彩色滤光片,还可以包括在各着色图案之间所设置的隔壁,还可以进一步包括黑色矩阵(black matrix)。而且,还可以进一步包括在彩色滤光片的彩色层上部所设置的保护膜。
<液晶显示装置>
另外,本发明还涉及一种包括所述彩色滤光片的液晶显示装置。
本发明的液晶显示装置,除了包括所述彩色滤光片之外,还可以包括本发明的技术领域中的本领域技术人员已知的结构,在本发明中对其没有特别限定。
以下,为了容易理解本发明而给出优选的实施例,但这些实施例只不过是例示本发明而已,并不会限定所附带的权利要求的范围,在本发明的范畴以及技术思想的范围内,能够对实施例进行多种变更并且进行修正,这对本领域技术人员而言是很明确的,这样的变更和修正当然也属于所附带的权利要求的范围。
[实施例1]
将作为着色剂的颜料即3.43重量份的C.I.颜料红254和2.81重量份的C.I.颜料红177、作为碱可溶性树脂的甲基丙烯酸与甲基丙烯酸苄酯的共聚物3.95重量份(甲基丙烯酸单元与甲基丙烯酸苄酯单元之比以摩尔比计为20:80;酸值为83mgKOH/g;以聚苯乙烯换算的重均分子量为13,000)、作为光聚合性化合物的1.78重量份的二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA、日本化药)、作为光聚合引发剂的0.8重量份的化学式1所示的化合物、作为光聚合引发助剂的0.29重量份的2,4-二乙基噻吨酮、作为抗氧化剂的0.09重量份的4,4’-亚丁基双(6-四-丁基-3-甲基苯酚)(BBM-S、住友化学公司)、作为溶剂的84重量份的丙二醇单甲醚乙酸酯、作为添加剂的、2.7重量份的颜料分散剂(BYK-2000、BYK公司)、0.02重量份的道康宁东丽有机硅公司制造的SH8400、以及0.13重量份的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行混合并分散,从而制备了着色感光性树脂组合物。
【化学7】
[实施例2]
将作为着色剂的颜料即3.45重量份的C.I.颜料绿58和1.51重量份的C.I.颜料黄138、作为碱可溶性树脂的甲基丙烯酸与甲基丙烯酸苄酯的共聚物2.72重量份(甲基丙烯酸单元与甲基丙烯酸苄酯单元与(甲基)丙烯酸甲酯单元之比以摩尔比计为32:50:18;酸值为100mgKOH/g;以聚苯乙烯换算的重均分子量为15,000)、作为光聚合性化合物的6.34重量份的二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA、日本化药)、作为光聚合引发剂的0.63重量份的化学式1所示化合物、作为光聚合引发助剂的0.09重量份的2,4-二乙基噻吨酮、作为抗氧化剂的0.03重量份的4,4’-亚丁基双(6-四-丁基-3-甲基苯酚)(BBM-S、住友化学公司)、作为溶剂的84.01重量份的丙二醇单甲醚乙酸酯、作为添加剂的、1.09重量份的颜料分散剂(BYK-2000、BYK公司)、0.02重量份的道康宁东丽有机硅公司制造的SH8400、以及0.11重量份的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行混合并分散,从而制备了着色感光性树脂组合物。
[实施例3]
将作为着色剂的颜料即2.9重量份的C.I.颜料蓝15:6和0.27重量份的罗丹明B(田冈化学制造)、作为碱可溶性树脂的甲基丙烯酸与甲基丙烯酸苄酯的共聚物4.78重量份(甲基丙烯酸单元与甲基丙烯酸苄酯单元与苯乙烯单元之比以摩尔比计为30:60:10;酸值为90mgKOH/g;以聚苯乙烯换算的重均分子量为10,000)、作为光聚合性化合物的0.86重量份的二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA、日本化药)、作为光聚合引发剂的0.86重量份的上述化学式1所示的化合物、作为光聚合引发助剂的0.48重量份的2,4-二乙基噻吨酮、作为抗氧化剂的0.03重量份的4,4’-亚丁基双(6-四-丁基-3-甲基苯酚)(住友化学-BBM-S)、作为溶剂的88.9重量份的丙二醇单甲醚乙酸酯、作为添加剂的、0.75重量份的颜料分散剂(BYK-2000、BYK公司)、0.02重量份的道康宁东丽有机硅公司制造的SH8400、以及0.15重量份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行混合并分散,从而制备了着色感光性树脂组合物。
[实施例4]
将作为着色剂的颜料即3.43重量份的C.I.颜料红254和2.81重量份的C.I.颜料红177、作为碱可溶性树脂的甲基丙烯酸与甲基丙烯酸苄酯的共聚物3.95重量份(甲基丙烯酸单元与甲基丙烯酸苄酯单元之比以摩尔比计为20:80;酸值为83mgKOH/g;以聚苯乙烯换算的重均分子量为13,000)、作为光聚合性化合物的1.78重量份的二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA、日本化药)、作为光聚合引发剂的0.8重量份的化学式1所示的化合物、作为光聚合引发助剂的0.29重量份的2,4-二乙基噻吨酮、作为抗氧化剂的0.09重量份的sumilizer GP(住友化学)、作为溶剂的84重量份的丙二醇单甲醚乙酸酯、作为添加剂的、2.7重量份的颜料分散剂(BYK-2000、BYK公司)、0.02重量份的道康宁东丽有机硅公司制造的SH8400、以及0.13重量份的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行混合并分散,从而制备了着色感光性树脂组合物。
[比较例1]
将作为着色剂的颜料即3.43重量份的C.I.颜料红254和2.81重量份的C.I.颜料红177、作为碱可溶性树脂的甲基丙烯酸与甲基丙烯酸苄酯的共聚物3.95重量份(甲基丙烯酸单元与甲基丙烯酸苄酯单元之比以摩尔比计为20:80;酸值为83mgKOH/g;以聚苯乙烯换算的重均分子量为13,000)、作为光聚合性化合物的1.78重量份的二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA、日本化药)、作为光聚合引发剂的0.8重量份的化学式1所示的化合物、作为光聚合引发助剂的0.29重量份的2,4-二乙基噻吨酮、作为溶剂的84.09重量份的丙二醇单甲醚乙酸酯、作为添加剂的、2.7重量份的颜料分散剂(聚酯类、聚丙烯酸酯类)、0.02重量份的道康宁东丽有机硅公司制造的SH8400、0.13重量份的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行混合并分散,从而制备了着色感光性树脂组合物。
[比较例2]
将作为着色剂的颜料即3.45重量份的C.I.颜料绿58和1.51重量份的C.I.颜料黄138、作为碱可溶性树脂的甲基丙烯酸与甲基丙烯酸苄酯的共聚物2.72重量份(甲基丙烯酸单元与甲基丙烯酸苄酯单元与(甲基)丙烯酸甲酯单元之比以摩尔比计为32:50:18;酸值为100mgKOH/g;以聚苯乙烯换算的重均分子量为15,000)、作为光聚合性化合物的6.34重量份的二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA、日本化药)、作为光聚合引发剂的0.63重量份的化学式1所示的化合物、作为光聚合引发助剂的0.09重量份的2,4-二乙基噻吨酮、作为抗氧化剂的0.03重量份的AO-503(ADEKA)、作为溶剂的84.01重量份的丙二醇单甲醚乙酸酯、作为添加剂的1.09重量份的颜料分散剂(聚酯类、聚丙烯酸酯类)、0.02重量份的道康宁东丽有机硅公司制造的SH8400、0.11重量份的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行混合并分散,从而制备了着色感光性树脂组合物。
[比较例3]
将作为着色剂的颜料即3.43重量份的C.I.颜料红254和2.81重量份的C.I.颜料红177、作为碱可溶性树脂的甲基丙烯酸与甲基丙烯酸苄酯的共聚物3.95重量份(甲基丙烯酸单元与甲基丙烯酸苄酯单元之比以摩尔比计为20:80;酸值为83mgKOH/g;以聚苯乙烯换算的重均分子量为13,000)、作为光聚合性化合物的1.78重量份的二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA、日本化药)、作为光聚合引发剂的0.8重量份的Irgacure OXE-01(ciba公司)、作为光聚合引发助剂的0.29重量份的2,4-二乙基噻吨酮、作为抗氧化剂的0.09重量份的4,4’-亚丁基双(6-四-丁基-3-甲基苯酚)(BBM-S、住友化学公司)、作为溶剂的84重量份的丙二醇单甲醚乙酸酯、作为添加剂的、2.7重量份的颜料分散剂(聚酯类、聚丙烯酸酯类)、0.02重量份的道康宁东丽有机硅公司制造的SH8400、0.13重量份的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行混合并分散,从而制备了着色感光性树脂组合物。
[比较例4]
将作为着色剂的颜料即3.45重量份的C.I.颜料绿58和1.51重量份的C.I.颜料黄138、作为碱可溶性树脂的甲基丙烯酸与甲基丙烯酸苄酯的共聚物2.72重量份(甲基丙烯酸单元与甲基丙烯酸苄酯单元与(甲基)丙烯酸甲酯单元之比以摩尔比计为32:50:18;酸值为100mgKOH/g;以聚苯乙烯换算的重均分子量为15,000)、作为光聚合性化合物的6.34重量份的二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA、日本化药)、作为光聚合引发剂的0.63重量份的IrgacureOXE-01(ciba公司)、作为光聚合引发助剂的0.09重量份的2,4-二乙基噻吨酮、作为抗氧化剂的0.03重量份的AO-503(ADEKA)、作为溶剂的84.01重量份的丙二醇单甲醚乙酸酯、作为添加剂的、1.09重量份的颜料分散剂(聚酯类、聚丙烯酸酯类)、0.02重量份的道康宁东丽有机硅公司制造的SH8400、0.11重量份的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷进行混合并分散,从而制备了着色感光性树脂组合物。
[实验例]
利用旋涂法,在玻璃基板上分别涂布了由实施例和比较例制备的着色感光性树脂组合物溶液,之后放置在加热板上,在100℃的温度下维持3分钟,从而形成了薄膜。接着,在上述薄膜上放置具有1μm~50μm的行/间距图案的试验光掩模,使上述薄膜与试验光掩模的间隔达到100μm,并照射紫外线。此时,紫外线的光源使用了包含所有的g、h、i射线的1kW的高压水银灯,并以50mJ/cm2的照度进行照射,而没有使用特别的光学滤光片。将上述照射过紫外线后的薄膜在pH10.5的KOH水溶液显影溶液中浸渍1分钟,之后进行显影。用蒸馏水清洗包覆有该薄膜的玻璃板,之后吹入氮气使其干燥,再用220℃的加热烘箱加热1小时,从而制造了彩色滤光片。上述制造的彩色滤光片的膜厚度为2.0μm。
(1)亮度(色特性)的评价
关于亮度,使用OSP-SP200(奥林巴斯公司),测定色坐标Rx=0.645、Gy=0.554、By=0.098中的RY(亮度)色特性值。由下述表1表示测定结果。
(2)图案锥形(Taper)角度
当使用具有1μm~50μm的行/间距图案的试验光掩模而形成的35μm图案的锥形(Taper)角度为40°以上时,评价为“○”,当该角度为40°以下时,评价为“×”,由下述表1表示评价结果。
(3)分辨率的评价
当使用具有1μm~50μm的行/间距图案的试验光掩模能够形成35μm的图案时,评价为“○”,当无法形成35μm的图案时,评价为“×”,由下述表1表示评价结果。
【表1】
区分 | 亮度 | 锥形角度(°) | 分辨率 |
实施例1 | 19.51 | ○ | ○ |
实施例2 | 65.82 | ○ | ○ |
实施例3 | 11.72 | ○ | ○ |
实施例4 | 19.52 | ○ | ○ |
比较例1 | 19.51 | × | × |
比较例2 | 65.81 | × | × |
比较例3 | 19.36 | × | × |
比较例4 | 65.65 | × | × |
若参照上述表1,则确认了由实施例1~4的着色感光性树脂组合物制造的彩色滤光片在亮度、锥形角度、分辨率等方面均表现出优异的性能。
但是,由比较例的组合物制造的彩色滤光片的锥形角度小,并且无法实现高分辨率。
Claims (8)
1.一种着色感光性树脂组合物,所述着色感光性树脂组合物包含着色剂、碱可溶性树脂、光聚合性化合物、光聚合引发剂、抗氧化剂和溶剂,其中,
所述光聚合引发剂包含下述化学式1所示的化合物,
所述抗氧化剂包含下述化学式2所示的化合物、化学式3所示的化合物、或它们的混合物,
相对于100重量份的光聚合引发剂,含有1~80重量份的所述抗氧化剂,
【化学1】
[化学式1]
【化学2】
[化学式2]
在上式中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9分别独立表示:氢原子;或者碳原子数为1~10的烷基,该烷基为直链或支链形式,该烷基为未取代的或被碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为4~10的环烷基或碳原子数为6~20的芳基取代的;
【化学3】
[化学式3]
在上式中,R1为碳原子数为1~10的亚烷基,该亚烷基为直链或支链形式,该亚烷基为未取代的或被碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为4~10的环烷基或碳原子数为6~20的芳基取代的,
R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12和R13分别独立表示:氢原子;或者碳原子数为1~10的烷基,该烷基为直链或支链形式,该烷基为未取代的或被碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为4~10的环烷基或碳原子数为6~20的芳基取代的。
2.根据权利要求1所述的着色感光性树脂组合物,其中,所述碱可溶性树脂的酸值为20~200mgKOH/g。
3.根据权利要求1所述的着色感光性树脂组合物,其中,所述着色感光性树脂组合物还包含从苯乙酮类、苯偶姻类、二苯甲酮类、三嗪类、肟类、联咪唑类、噻吨酮类化合物中选出的至少一种光聚合引发剂。
4.根据权利要求1所述的着色感光性树脂组合物,其中,相对于光聚合引发剂的总重量,含有10~100重量%的所述化学式1所示的化合物。
5.根据权利要求1所述的着色感光性树脂组合物,其中,所述着色感光性树脂组合物还包含从2-叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基苯酚、2,4-二叔丁基苯酚、2-仲丁基苯酚、2,6-二仲丁基苯酚、2,4-二仲丁基苯酚、2-异丙基苯酚、2,6-二异丙基苯酚、2,4-二异丙基苯酚、2-叔辛基苯酚、2,6-二叔辛基苯酚、2,4-二叔辛基苯酚、2-环戊基苯酚、2,6-二环戊基苯酚、2,4-二环戊基苯酚、2-叔丁基-对甲酚、2,6-二叔戊基苯酚、2,4-二叔戊基苯酚、6-叔丁基-邻甲酚、2,6-二叔十二烷基苯酚、2,4-二叔十二烷基苯酚、2-仲丁基-对甲酚、2,6-二叔辛基苯酚、2,4-二叔辛基苯酚、6-仲丁基-邻甲酚、2-叔辛基-对甲酚、2-叔十二烷基-对甲酚、2-叔丁基-6-异丙基苯酚、6-叔辛基-邻甲酚、6-叔十二烷基-邻甲酚、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯、4,4’-硫代-双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、三甘醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]、季戊四醇-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三(4-羟基苄基)苯以及四[亚甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基丙酸酯)]甲烷中选出的至少一种抗氧化剂。
6.根据权利要求1所述的着色感光性树脂组合物,其中,
相对于着色感光性树脂组合物的固体成分的总重量,分别含有5~60重量%的所述着色剂、10~80重量%的所述碱可溶性树脂、5~50重量%的所述光聚合性化合物、0.1~30重量%的所述光聚合引发剂;
相对于着色感光性树脂组合物的固体成分的总重量,含有10~90重量%的所述溶剂。
7.根据权利要求1所述的着色感光性树脂组合物,其中,所述着色感光性树脂组合物还包含从胺化合物、烷氧蒽类化合物和噻吨酮类化合物中选出的至少一种光聚合引发助剂。
8.一种彩色滤光片,所述彩色滤光片是由权利要求1至7中任一项所述的着色感光性树脂组合物进行制造的。
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C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |